JP2006514783A5

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Publication number: JP2006514783A5
Application number: JP2005501104A
Authority: JP
Filing date: 2003-10-06
Publication date: 2006-12-07
Anticipated expiration: 2023-10-06

Claims

エッチングマスクを通して層内にフィーチャをエッチングする方法であって、
前記エッチングマスクの曝露された表面、および前記フィーチャの垂直側壁上に保護コーティングを保護膜形成ガス混合物で形成すること、および
前記フィーチャを前記エッチングマスクを通して、少なくとも１つのエッチング化学物質および少なくとも１つの保護膜形成化学物質を含む反応性エッチング混合物でエッチングすること
を含む方法。
請求項１に記載の方法であって、前記エッチングは、２００電子ボルトより大きいイオン衝突エネルギーを前記基板に供給することを含む方法。
請求項１から２のいずれかに記載の方法であって、前記エッチング化学物質は、ポリマーフォーマーおよびエッチングイネーブラーを含む方法。
請求項１から３のいずれかに記載の方法であって、前記保護膜形成およびエッチングは、共通のプラズマ処理チャンバ内で実行される方法。
請求項１から４のいずれかに記載の方法であって、前記堆積は非方向性堆積を用い、前記エッチングステップは方向性エッチングを用いる方法。
請求項１から５のいずれかに記載の方法であって、前記保護膜形成は非エッチングまたは無視できる程度のエッチング堆積である方法。
請求項１から６のいずれかに記載の方法であって、前記堆積プロセスは、化学気相成長およびスパッタリングのうちの少なくとも１つから選択される方法。
請求項１から７のいずれかに記載の方法であって、前記層は、単一の層だけであり、前記フィーチャは、前記保護コーティングを形成し、前記フィーチャをエッチングするあいだに前記単一の層内でだけエッチングされ、前記保護コーティングを形成し、エッチングすることは、順次交互に少なくとも４回実行される方法。
請求項１から８のいずれかに記載の方法であって、前記エッチングマスクは、１９３ｎｍまたはそれより下の世代のフォトレジストマスクである方法。
請求項１から９のいずれかに記載の方法であって、前記保護コーティングは、前記エッチングマスクの前記曝露された領域および前記フィーチャの前記垂直側壁上に優先的に形成される方法。
請求項１から１０のいずれかに記載の方法であって、前記保護膜形成ガス混合物は、前記層に対し前記マスク材料よりも化学的反応性がより高い重合化物質を放出する方法。
請求項１０から１１のいずれかに記載の方法であって、方向性エネルギーを持つイオンは、前記保護コーティングの前記形成の前記ステップのあいだ、堆積が前記層の前記水平表面において蓄積することを前記層の前記表面上のコーティングを選択的に除去するメカニズムを起動することによって優先的に防ぐ方法。
請求項１から１２のいずれかに記載の方法であって、保護膜形成ガス混合物は、Ｆ：Ｃ比が２：１より小さいフルオロ置換炭化水素である方法。
請求項１から１３のいずれかに記載の方法であって、前記保護膜形成化学物質のうちの少なくとも１つは、ＣＨ₃Ｆ、ＣＨ₂Ｆ₂、Ｃ₂Ｈ₅Ｆ、Ｃ₂Ｈ₄Ｆ₂、Ｃ₃Ｈ₇Ｆ、Ｃ₃Ｈ₆Ｆ₂、Ｃ₂Ｈ₃Ｆ、ＣＨ₄、Ｃ₂Ｈ₆、Ｃ₂Ｈ₄、Ｃ₃Ｈ₈、Ｃ₂Ｈ₂のうちの１つである方法。
請求項１から１４のいずれかに記載の方法であって、前記保護膜形成ガス混合物は、ＡｒおよびＣＨ₃Ｆの混合物である方法。
請求項１から１５のいずれかに記載の方法であって、前記保護膜形成ステップにおいて供給される前記イオンエネルギーは、１００電子ボルトより大きい方法。
請求項１から１６のいずれかに記載の方法であって、前記エッチング化学物質のうちの少なくとも１つはＣ₄Ｆ₆である方法。
請求項１から１７のいずれかに記載の方法であって、前記放電のために用いられる前記ＲＦ周波数のうちの少なくとも１つは、２ＭＨｚ、２７ＭＨｚおよび６０ＭＨｚのうちの１つである方法。
請求項１から１８のいずれかに記載の方法であって、前記ＲＦ放電周波数は、４００ｋＨｚから１３．５６ＭＨｚの範囲のより低い周波数、および２７ＭＨｚから１２０ＭＨｚの範囲のより高い周波数の組み合わせからなる方法。
エッチングマスク下の１つの層をエッチングする装置であって、前記１つの層は基板によって支持され、
プラズマ処理チャンバであって、
プラズマ処理チャンバ容器を形成するチャンバ壁、
前記プラズマ処理チャンバ容器内で基板を支持する基板支持部、
前記プラズマ処理チャンバ容器内の圧力を制御する圧力レギュレータ、
プラズマを維持するために電力を前記プラズマ処理チャンバ容器に供給する少なくとも１つの電極、
前記プラズマ処理チャンバ容器へガスを供給するガス入り口、および
前記プラズマ処理チャンバ容器からガスを排気するガス出口
を備えるプラズマ処理チャンバ、
堆積ガス源、
エッチング剤ガス源、
前記プラズマ処理チャンバの前記ガス入り口および前記堆積ガス源間で流体的に接続された第１制御バルブ、
前記プラズマ処理チャンバの前記ガス入り口および前記エッチング剤ガス源間で流体的に接続された第２制御バルブ、
前記第１制御バルブ、前記第２制御バルブ、および前記少なくとも１つの電極に制御可能に接続されたコントローラであって、
少なくとも１つのプロセッサ、および
コンピュータで読み取り可能な媒体であって、
少なくとも１つの堆積ステップのあいだ前記第１制御バルブを開いて、前記堆積ガス源から堆積ガスを前記プラズマ処理チャンバ容器に供給するコンピュータによって読み取り可能なコード、
前記少なくとも１つの堆積ステップのあいだ前記第２制御バルブを閉じて、前記エッチング剤ガス源からエッチングガスが前記プラズマ処理チャンバ容器に入ることを防ぐコンピュータによって読み取り可能なコード、
少なくとも１つのエッチングステップのあいだ前記第２制御バルブを開いて、前記エッチングガス源からエッチングガスを前記プラズマ処理チャンバに供給するコンピュータによって読み取り可能なコード、および
前記少なくとも１つの電極に電力を供給して、前記少なくとも１つのエッチングステップのあいだ前記基板上に２５０ボルトより大きいバイアスを供給するコンピュータによって読み取り可能なコード
を含むコンピュータで読み取り可能な媒体
を備えるコントローラ
を備える装置。
請求項２０に記載の装置であって、
保護膜形成ガス源、および
前記コントローラに制御可能に接続され、前記プラズマ処理チャンバの前記ガス入り口および前記保護膜形成ガス源間で流体的に接続された第３制御バルブ
をさらに備え、
前記コンピュータで読み取り可能な媒体は、前記少なくとも１つのエッチングステップのあいだ第３制御バルブを開いて、前記保護膜形成ガス源から保護膜形成ガスを前記プラズマ処理チャンバに供給するコンピュータによって読み取り可能なコードをさらに含む
装置。
請求項２０から２１のいずれかに記載の装置であって、前記コンピュータで読み取り可能な媒体は、前記少なくとも１つの堆積ステップ、および少なくとも１つのエッチングステップを交互に複数回実行するコンピュータによって読み取り可能なコードをさらに含む装置。
デュアルダマシンフィーチャを形成する方法であって、
エッチング層内にビアを形成すること、
前記エッチング層上にトレンチパターン付きマスクを作ること、
トレンチをエッチングすることであって、前記トレンチを前記エッチングすることは、
前記ビアの前記側壁上に保護側壁を形成すること、および
前記トレンチパターン付きマスクを通してエッチングすること
のサイクルを含む、トレンチをエッチングすること、および
前記マスクを剥離すること
を含む方法。
請求項２３に記載の方法であって、前記トレンチサイクルは、少なくとも３回反復される方法。
請求項２３に記載の方法であって、前記トレンチエッチングサイクルは少なくとも５回反復される方法。
請求項２３から２５のいずれかに記載の方法であって、前記保護側壁を形成すること、およびエッチングは、共通のプラズマ処理チャンバ内で実行される方法。
請求項２３から２６のいずれかに記載の方法であって、前記保護側壁を形成することは非方向性堆積を用い、前記エッチングステップは方向性エッチングを用いる方法。
請求項２３から２７のいずれかに記載の方法であって、前記ウェーハは、前記堆積ステップのあいだ１００ｅＶより大きいイオンエネルギーを持つエネルギー性イオンによって衝突される方法。
請求項２３から２８のいずれかに記載の方法であって、前記保護膜形成は非エッチングまたは無視できる程度のエッチング堆積である方法。
請求項２３から２９のいずれかに記載の方法であって、前記堆積は、Ｈ₂、ＣＨ₃Ｆ、ＣＨ₂Ｆ₂、ＣＨＦ₃、Ｃ₄Ｆ₆、Ｃ₄Ｆ₈のうちの少なくとも１つを前記ポリマーフォーマーとして含み、ＣＦ₄、Ｃ₂Ｆ₆、およびＮＦ₃のうちの少なくとも１つを前記エッチングガスとして含むガス混合物を用いる方法。
請求項２３から３０のいずれかに記載の方法であって、前記堆積ステップは、ＣＦ₄およびＨ₂を含む混合物を用いる方法。
請求項３１に記載の方法であって、前記ＣＦ₄対Ｈ₂のガスフロー比は、体積フロー比で０．６：１から１．４：１の範囲にある方法。
請求項２３から３２のいずれかに記載の方法であって、前記保護側壁を形成することは、化学気相成長およびスパッタリングのうちの少なくとも１つから選択される方法。
請求項２３から３３のいずれかに記載の方法であって、前記エッチング層は、低ｋ誘電体材料である方法。
請求項２３から３４のいずれかに記載の方法であって、前記ビアホールは、前記トレンチプラズマエッチングプロセスの開始の前に犠牲フィラー材料で埋められない方法。
請求項２３から３５に記載の方法であって、前記トレンチプラズマエッチングプロセスの開始の前に前記ビアホールは、前記ビアホール高の５０％より大きくないフィラー材料で埋められる方法。
請求項２３から３６のいずれかに記載の方法によって形成される半導体。
請求項２３から３６のいずれかに記載の方法を実行する装置。
エッチングマスク下の層をエッチングする装置であって、前記層は基板によって支持され、
プラズマ処理チャンバであって、
プラズマ処理チャンバ容器を形成するチャンバ壁、
前記プラズマ処理チャンバ容器内で基板を支持する基板支持部、
前記プラズマ処理チャンバ容器内の圧力を制御する圧力レギュレータ、
プラズマを維持するために電力を前記プラズマ処理チャンバ容器に供給する少なくとも１つの電極、
前記プラズマ処理チャンバ容器へガスを供給するガス入り口、および
前記プラズマ処理チャンバ容器からガスを排気するガス出口
を備えるプラズマ処理チャンバ、
堆積ガス源、
エッチング剤ガス源、
前記プラズマ処理チャンバの前記ガス入り口および前記堆積ガス源間で流体的に接続された第１制御バルブ、
前記プラズマ処理チャンバの前記ガス入り口および前記エッチング剤ガス源間で流体的に接続された第２制御バルブ、
前記第１制御バルブ、前記第２制御バルブ、および前記少なくとも１つの電極に制御可能に接続されたコントローラであって、
少なくとも１つのプロセッサ、および
コンピュータで読み取り可能な媒体であって、
少なくとも１つの堆積ステップのあいだ前記第１制御バルブを開いて、前記堆積ガス源から堆積ガスを前記プラズマ処理チャンバ容器に供給するコンピュータによって読み取り可能なコード、
前記少なくとも１つの堆積ステップのあいだ前記第２制御バルブを閉じて、前記エッチング剤ガス源からエッチングガスが前記プラズマ処理チャンバ容器に入ることを防ぐコンピュータによって読み取り可能なコード、
少なくとも１つのエッチングステップのあいだ前記第２制御バルブを開いて、前記エッチングガス源からエッチングガスを前記プラズマ処理チャンバに供給するコンピュータによって読み取り可能なコード
を含むコンピュータで読み取り可能な媒体
を備えるコントローラ
を備える装置。
請求項３９に記載の装置であって、前記コンピュータで読み取り可能な媒体は、前記少なくとも１つの堆積ステップ、および少なくとも１つのエッチングステップを交互に複数回実行するコンピュータによって読み取り可能なコードをさらに含む装置。
請求項３９から４０のいずれかに記載の装置であって、前記エッチング剤ガス源は、エッチングガス成分源およびポリマーフォーマーガス成分を含む装置。
請求項１から１９のいずれかに記載の方法であって、前記層は、単一の層だけであり、前記フィーチャは、前記保護コーティングを形成し、前記フィーチャをエッチングするあいだに前記単一の層内でだけエッチングされる方法。
請求項１から１９および４２のいずれかに記載の方法であって、前記保護コーティングを前記形成することは、前記フィーチャの底部上に保護コーティングを作らない方法。
請求項１から１９、および４２から４３のいずれかに記載の方法であって、前記保護コーティングを形成することは、選択的化学気相成長を用いて達成され、前記化学気相成長は、前記保護コーティングを前記エッチングマスクの曝露された表面、および前記フィーチャの垂直側壁上に形成するが、前記フィーチャの底部には形成しない方法。
請求項１から１９、４２から４４のいずれかに記載の方法であって、前記エッチングマスクはフォトレジストマスクであり、前記保護コーティングを形成することは、前記エッチングマスクよりもよりエッチング耐性のある保護コーティングを形成する方法。
請求項４５に記載の方法であって、前記保護コーティングを前記形成することは、アモルファスカーボンの保護コーティングを形成する方法。
請求項４５に記載の方法であって、前記保護コーティングを前記形成することは、ポリアモルファスシリコンの保護コーティングを形成する方法。
請求項４５に記載の方法であって、前記保護コーティングを前記形成することは、疑似ハードマスクを形成し、前記保護コーティングを前記形成することは、前記フィーチャの底部には保護コーティングを形成しない方法。
請求項１から１９、および４２から４８のいずれかに記載の方法であって、
前記層内にビアを形成すること、
前記エッチングマスクを提供すること
をさらに含む方法であって、
前記エッチングマスクは、前記層上のトレンチパターン付きマスクであり、
前記フィーチャはトレンチである
方法。
請求項１から１９、および４２から４９のいずれかに記載の方法であって、前記保護側壁を前記形成することは、Ｈ₂、ＣＨ₃Ｆ、ＣＨ₂Ｆ₂、ＣＨＦ₃、Ｃ₄Ｆ₆、Ｃ₄Ｆ₈のうちの少なくとも１つを前記ポリマーフォーマーとして含み、ＣＦ₄、Ｃ₂Ｆ₆、およびＮＦ₃のうちの少なくとも１つを前記エッチングガスとして含むガス混合物を用いる方法。
請求項１から１９、および４２から５０のいずれかに記載の方法であって、前記堆積ステップは、ＣＦ₄およびＨ₂を含む混合物を用いる方法。
請求項５１に記載の方法であって、前記ＣＦ₄対Ｈ₂のガスフロー比は、体積フロー比で０．６：１から１．４：１の範囲にある方法。
請求項１から１９、および４２から５２のいずれかに記載の方法であって、前記エッチング層は、低ｋ誘電体材料である方法。
請求項４９に記載の方法であって、
前記フィーチャを前記エッチングマスクを通してエッチングすることは、前記トレンチパターン付きマスクを通したトレンチプラズマエッチングであり、
前記ビアホールは、前記トレンチプラズマエッチングプロセスの開始の前に犠牲フィラー材料で埋められない方法。
請求項４９に記載の方法であって、
前記フィーチャを前記エッチングマスクを通してエッチングすることは、前記トレンチパターン付きマスクを通したトレンチプラズマエッチングであり、
前記トレンチプラズマエッチングプロセスの開始の前に前記ビアホールは、前記ビアホール高の５０％より大きくないフィラー材料で埋められる方法。